Китай ускоряет зарядку электромобилей

Новое исследование, опубликованное в журнале Engineering, посвящено будущему станций сверхбыстрой зарядки для электромобилей в Китае. Анализируются модели использования зарядных устройств, их влияние на энергосистему, потенциальные решения для управления нагрузкой и затраты на модернизацию инфраструктуры. Понимание этих аспектов имеет решающее значение для устойчивого развития на фоне стремительного роста мирового рынка электромобилей, где Китай занимает лидирующие позиции по их внедрению.

Группа исследователей под руководством Яна Чжао, Синюй Чэня и Майкла Б. МакЭлроя изучила реальные данные о зарядке более 15 000 электромобилей на станциях быстрой зарядки в десяти районах Пекина. На основе этих данных были разработаны сценарии для текущих и будущих характеристик электромобилей и параметров зарядки, учитывающие такие факторы, как мощность зарядки, емкость аккумуляторов и время зарядки.

Один из ключевых выводов касается влияния увеличения мощности зарядки электромобилей на нагрузку станций. Вопреки распространенному мнению, удвоение мощности зарядки не приводит к пропорциональному увеличению пиковой нагрузки на станцию. На крупных станциях с большим количеством зарядных устройств пиковая мощность увеличивается сравнительно умеренно – менее чем на 30 процентов при удвоении мощности быстрой зарядки. Это объясняется тем, что более короткие сеансы зарядки с меньшей вероятностью накладываются друг на друга по времени. Например, моделирование показало, что при десятикратном увеличении максимальной мощности зарядки электромобилей пиковая нагрузка на зарядную станцию в аэропорту возросла лишь в 4,9 раза.

Для решения проблемы недостаточной мощности на зарядных станциях рассматриваются два обобщенных подхода: стратегия динамического ожидания и использование накопителей энергии. Стратегия динамического ожидания позволяет эффективно снижать пиковые нагрузки за счет переноса некоторых сеансов зарядки на более позднее время. Например, на зарядной станции для электромобилей в аэропорту, при общей установленной мощности, равной 120 кВт, умноженным на количество зарядных устройств, можно удовлетворить спрос на сверхбыструю зарядку для различных сценариев (от S1 до S7), используя только эту стратегию, при разумном увеличении времени ожидания для пользователей.

Накопители энергии, в свою очередь, могут сглаживать пиковые нагрузки, однако их стоимость является существенным фактором. Удельная стоимость литий-ионных аккумуляторов для хранения энергии примерно в 4 раза выше, чем стоимость комплектных распределительных трансформаторных подстанций в Китае. Тем не менее, у накопителей есть преимущества: они не требуют расширения пропускной способности сети и обеспечивают большую гибкость при установке.

При оценке затрат на модернизацию основными статьями расходов являются сами зарядные устройства и распределительные трансформаторы. Сравнение различных стратегий модернизации дает ценную информацию для регуляторов и участников рынка. Результаты показывают, что развертывание крупных станций сверхбыстрой зарядки с устройствами мощностью 350–550 кВт в регионах с высоким спросом может стать эффективным решением для удовлетворения растущих потребностей в зарядке электромобилей в Китае. Это исследование обеспечивает комплексное понимание перспектив развития станций сверхбыстрой зарядки электромобилей в стране, способствуя принятию более обоснованных решений при планировании зарядной инфраструктуры и управлении энергосистемой.